一种大直径盾构隧道管片接缝的防水体系的制作方法

1.本实用新型涉及盾构隧道工程技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种大直径盾构隧道管片接缝的防水体系。


背景技术：

2.盾构隧道的迅猛发展过程中，修建的超大直径越江隧道几乎都遇到了地质条件复杂、覆土浅、高水压、盾构掘进距离长的问题，在复杂条件下进行盾构隧道施工，对隧道建设者提出了巨大挑战，且受施工工艺(多接缝)、运营循环荷载、土质分布不均、隧道不均匀沉降等影响，在高水头压力作用下，渗漏水已发展成为大直径盾构隧道施工期和运营期最主要的病害之一，盾构隧道防水难度急剧增加。因此，加强盾构管片的防水特性变得尤为重要。
3.目前，国内常用的橡胶止水条主要是三元乙丙橡胶或氯丁橡胶，以及部分采用遇水膨胀胶条等。管片的防水体系多为采用对应管片尺寸的同一类橡胶密封止水条结构。但就目前常用的密封衬垫来说，基本为环缝与纵缝间采用同类结构密封衬垫，管片拼装过程中，纵缝部分与环缝部分因受力方向与拼装方式原因，受到的压力大小不同，因而采用同样的防水胶条结构易产生因压力差值不同导致得到的防水效果不同，从而引发纵缝挤压紧密而环缝压实不够渗漏水，或纵缝拼装过程受力过大产生胶条堆积或脱落等现象。
4.针对目前常用的橡胶密封衬垫的结构形式，通过研究发现，各类断面形式在应用上具体存在着以下不足之处：
5.1)在地下水水压较高的条件下，密封橡胶衬垫底部留出大量孔洞来缓解压力过大，导致拼接效率过低，底部橡胶与管片预留槽接触面积过小，易出现衬垫底部连接不牢现象，影响衬垫的防水效果；
6.2)橡胶衬垫的孔洞、凹槽大小及位置应根据不同安装位置设计不同得橡胶内部结构，现有设计合理性较差，在拼装过程中所需的接触压力较大，增大拼装难度；
7.3)橡胶衬垫在纵缝拼装时易产生较大的摩擦力，导致拼装质量不良，严重时会导致衬垫在拼装过程中容易出现滑动、堆积，对防水效果不利，同时环缝因管片后续上浮等情况对橡胶的挤压受力方向考虑不足等导致防水效果不理想；
8.4)橡胶衬垫侧边接触面积大，使得衬垫受压时易出现衬垫挤入管片接缝的现象，影响拼装质量。
9.因此，需要对现有的密封衬垫断面形式进行优化设计。


技术实现要素：

10.本实用新型的一个目的是提供一种大直径盾构隧道管片接缝的防水体系，通过模拟纵缝与环缝的不同结构受力形式从而在保证防水的同时尽量降低拼装时密封衬垫间的接触压力和摩擦力，提高拼装速度和拼装质量。
11.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种大直径盾构隧道管
片接缝的防水体系，纵缝及环缝采用不同的密封衬垫断面形式，具体包括：
12.纵缝密封衬垫，其下部嵌入至管片纵向预留孔内且上部凸出于管片外，所述纵缝密封衬垫为外周全封闭形式，所述纵缝密封衬垫内部设置从上至下的三层孔洞，且三层孔洞上下依次错开设置；
13.环缝密封衬垫，其下部嵌入至管片环向预留孔内且上部凸出于管片外，所述环缝密封衬垫也为外周全封闭形式，所述环缝密封衬垫内部设置从上至下的两层开孔，且两层开孔上下相互咬合排布。
14.优选的是，所述纵缝密封衬垫的上层孔洞和中层孔洞均为圆形，且上层孔洞的直径大于中层孔洞直径，所述下层孔洞为半圆形，且弧形面朝向上方。
15.优选的是，三层孔洞设置后沿纵向轴线呈对称设置。
16.优选的是，所述环缝密封衬垫的上层开孔和下层开孔均为顶角呈圆弧形的三角形结构，且上层开孔的三角形为倒三角形。
17.优选的是，两层开孔设置后沿环向轴线呈对称设置。
18.优选的是，管片纵向预留孔和管片横向预留孔的断面均为倒t型结构，所述纵缝密封衬垫和环缝密封衬垫的断面均为下部倒t型和上部t型一体成型的结构。
19.优选的是，密封衬垫为橡胶衬垫。
20.本实用新型至少包括以下有益效果：
21.本技术主要是优化复合式密封衬垫断面形式，相比传统密封衬垫，具有以下优势：
22.1)密封衬垫不易脱落：相较于传统的密封衬垫，该防水体系中所有密封衬垫采用中间开孔形式，四周采用全封闭状态，增加接触面，减少密封垫贴近管片侧脱落的可能性。
23.2)与管片预留孔嵌合紧密：管片纵缝和环缝接触面由于拼接方式不同的原因，纵缝易产生堆积，环缝易出现挤压不够密实，通过不同嵌缝采用结构各异的橡胶止水带，解决预留孔内嵌合挤压紧密问题。
24.3)防水性能好：相较传统密封衬垫，结合环缝和纵缝不同结构的橡胶密封止水条结合的防水体系，解决管片的不同拼装位置产生不同压力导致防水效果参差不齐的特点，减少纵缝拼接堆积，环缝挤压不紧密等问题，提升了密封衬垫的防水性能。
25.4)提高拼装质量：相较传统密封衬垫，纵缝和环缝采用同类别结构材质的密封防水胶条，易出现纵缝因k块拼装压力大，局部出现堆积破损，环缝挤压程度不够等现象，采用不同结构形式防水胶条综合运用，极大的解决了各位置不同情况下的防水胶条压密问题，提高拼装质量。
26.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
27.图1为本实用新型防水体系中管片纵缝位置橡胶密封衬垫断面图；
28.图2为本实用新型防水体系中管片环缝位置橡胶密封衬垫断面图。
29.附图标记说明：
30.1、上层孔洞，2、中层孔洞，3、下层孔洞，4、纵缝密封衬垫，5、管片，6、上层开孔，7、下层开孔，8、环缝密封衬垫。
具体实施方式
31.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
32.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.本技术中涉及方位指示词均以隧道为参考系，纵向即为隧道轴线方向，环向为与隧道轴线垂直的方向。“上”为密封衬垫与相邻密封衬垫接触方向，“下”为密封衬垫与管片5粘贴方向。
34.如图1和图2所示，本实用新型提供一种大直径盾构隧道管片接缝的防水体系，纵缝及环缝采用不同的密封衬垫断面形式，具体包括：
35.纵缝密封衬垫4，其下部嵌入至管片5纵向预留孔内且上部凸出于管片5外，所述纵缝密封衬垫4为外周全封闭形式，所述纵缝密封衬垫4内部设置从上至下的三层孔洞，且三层孔洞上下依次错开设置；
36.环缝密封衬垫8，其下部嵌入至管片5环向预留孔内且上部凸出于管片5外，所述环缝密封衬垫8也为外周全封闭形式，所述环缝密封衬垫8内部设置从上至下的两层开孔，且两层开孔上下相互咬合排布。
37.其中，所述纵缝密封衬垫4的上层孔洞1和中层孔洞2均为圆形，且上层孔洞1的直径大于中层孔洞2直径，所述下层孔洞3为半圆形，且弧形面朝向上方。三层孔洞设置后沿纵向轴线呈对称设置。
38.所述环缝密封衬垫8的上层开孔6和下层开孔7均为顶角呈圆弧形的三角形结构，且上层开孔6的三角形为倒三角形。两层开孔设置后沿环向轴线呈对称设置。
39.管片5纵向预留孔和管片5横向预留孔的断面均为倒t型结构，所述纵缝密封衬垫4和环缝密封衬垫8的断面均为下部倒t型和上部t型一体成型的结构。
40.在上述技术方案中，本技术在充分考虑了密封衬垫的受力、安装及防水效果后，对现有复合式密封衬垫的断面形式进行了优化，通过数值模拟，模拟纵缝与环缝的拼装接触面在各类假定工况下受到摩擦力后的滑动形式，接触面间的应力大小，结合实际拼装后防水体系的实验，优化密封衬垫的结构形式，减小拼装时的接触压力，选取最适宜纵缝和环缝的橡胶衬垫止水带结构；结合各种橡胶止水带结构按组划分搭配进行实际拼装防水实验，提高了纵缝和环缝的不同拼装位置的防水特性，从而整体提升新型管片5的防水体系的整体质量。
41.图1为密封防水体系中纵缝位置密封橡胶止水条的断面形式，采用底部满布形式与管片5贴合，增大粘结程度，避免滑动，因纵缝位置拼装过程中受挤压程度大，因此进行错位开孔，采用三层孔洞分布，上层采用大圆形，中间采用小圆形，底部采用半圆型，所有孔洞相互错位，增加开孔面积占比，便于拼装过程中橡胶挤压收缩从而减小相互摩擦，增加拼装效率。且三层孔洞上下排列紧密设置。
42.图2为密封防水体系中环缝位置密封橡胶止水条的断面形式，环缝间在拼装过程中滑动挤压状态几乎不存在，主要需要内部开孔的支撑力与稳定性，同时要保障压缩后的稳定性，因此开孔采用双层三角与倒三角相互咬合排布，既增加开孔率，同时保障压缩过程中的挤压变形不易磨损的情况。
43.本实用新型的防水体系采用两种不同结构橡胶止水衬垫结合，运用在纵缝与环缝位置，通过不同结构的特点满足管片5拼装后的各位置不同的防水特性，从而增加整体的防水性能。
44.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。